CN108973992B - 行驶控制装置、行驶控制方法以及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使车辆在弯道顺畅地行驶的行驶控制装置、行驶控制方法以及存储介质。行驶控制装置(140)具备：取得车辆将来应该通过的目标轨道的信息的取得部(141)；针对由一个以上的参数规定的轨道模型而决定所述轨道模型与由所述取得部取得的轨道一致的参数的参数探索部(142)；以及至少基于由所述参数探索部决定好的参数所规定的轨道模型而前馈控制所述车辆的转向的转向控制部(143)，所述参数探索部基于所述轨道模型和所述目标轨道的偏离程度的变化相对于所述参数的变化的方向而决定所述参数。

Description

行驶控制装置、行驶控制方法以及存储介质
技术领域
本发明涉及行驶控制装置、行驶控制方法以及存储介质。
背景技术
关于无需乘客的操作而使车辆自律地行驶的自动驾驶的研究不断进展(例如，日本国专利公开公报第2017-81382号公报)。在自动驾驶中，考虑如下控制：首先决定车辆将来应行驶的轨道，只要是弯道的情况，就使转向角与轨道吻合地进行调整。
然而，当与控制计算机的控制周期吻合地调整转向角时，存在转向角的变化无法追从于弯道而车辆的轨道变宽的情况。当想要躲避上述情况而高频地进行控制时，通过使转向角一点一点地变化，有时产生不必要的振动。
与此相对地，还考虑预先按照弯道而确定目标转向角的方法。然而，在该方法中，需要对自动驾驶车辆可能行驶的所有弯道进行调查，可以说是不现实的。
发明内容
本发明的方式是考虑上述那样的情况而完成的，其目的之一在于，提供能够使车辆在弯道顺畅地行驶的行驶控制装置、行驶控制方法以及存储介质。
解决方案
本发明所涉及的行驶控制装置、行驶控制方法以及存储介质采用以下的结构。
(1)本发明的一方案的行驶控制装置140具备：取得部141，其取得车辆将来应该通过的目标轨道的信息；参数探索部142，其针对由一个以上的参数规定的轨道模型而决定使所述轨道模型与由所述取得部取得的轨道一致的参数；以及转向控制部143，其至少基于由所述参数探索部决定号的参数所规定的轨道模型而前馈控制所述车辆的转向，所述参数探索部基于所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的变化相对于所述参数的变化的方向而决定所述参数。
(2)：在上述(1)的方案的基础上，所述轨道模型是将包括曲线在内的轨道模型化后的曲线模型。
(3)：在上述(1)的方案的基础上，所述轨道模型是包括圆弧在内的模型，所述参数是所述圆弧的曲率或者曲率半径。
(4)：在上述(3)的方案的基础上，所述轨道模型形成为行进方向的位移从回转角的合计超过90度的近前单调增加。
(5)：在上述(1)的方案的基础上，所述参数探索部对评价所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的函数的输入值加上参照信号，提取所述函数的输出值的变动成分，将提取出的所述变动成分乘以所述参照信号而进行滤波处理，由此导出在所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度最小的情况下成为零的相关值，探索将所述相关值设为零的所述参数。
(6)：在上述(5)的方案的基础上，所述参数探索部通过进行积分反馈处理而探索将所述相关值设为零的所述参数。
(7)：在上述(5)的方案的基础上，所述滤波处理是所述参照信号的周期的整数倍的移动平均滤波处理。
(8)：在上述(1)的方案的基础上，所述转向控制部还利用基于滑动模式控制的方法来计算用于减小相对于目标位置的横向偏差的反馈转向角，并根据基于所述轨道模型的前馈转向角和所述反馈转向角这两者来控制车辆的转向。
(9)：本发明的一方案所涉及的行驶控制方法中，所述行驶控制方法使计算机进行如下处理：取得车辆将来应该通过的目标轨道的信息；针对由一个以上的参数规定的轨道模型而决定使所述轨道模型与由所述取得部取得的轨道一致的参数；至少基于由决定好的所述参数所规定的轨道模型而前馈控制所述车辆的转向；以及当决定所述参数时，基于所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的变化相对于所述参数的变化的方向而决定所述参数。
(10)本发明的一方案所涉及的存储介质存储有程序，所述程序使计算机进行如下处理：取得车辆将来应该通过的目标轨道的信息；针对由一个以上的参数规定的轨道模型而决定使所述轨道模型与由所述取得部取得的轨道一致的参数；至少基于由决定好的所述参数所规定的轨道模型而前馈控制所述车辆的转向；以及当决定所述参数时，基于所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的变化相对于所述参数的变化的方向而决定所述参数。
发明效果
根据(1)～(10)的方案，能够使车辆在弯道顺畅地行驶。
根据(4)的方案，即便在曲率大的急弯道中也能够执行稳定的控制。
附图说明
图1是利用了实施方式所涉及的行驶控制装置的车辆系统的结构图。
图2是示出利用本车辆位置识别部来识别本车辆相对于行驶车道的相对位置以及姿态的样子的图。
图3是示出基于推荐车道而生成目标轨道的样子的图。
图4是示出本车辆与目标轨道所包含的轨道点之间的关系的图。
图5是示出预测行驶轨道的概要的图。
图6是以框图的形式示出参数探索部的处理内容的图。
图7是示出轨道模型规定表的内容的一例的图。
图8是以图表形式示出轨道模型规定表的内容的图。
图9是示出成本函数J与相关值Pc之间的关系的图。
图10是以转向控制部为中心的结构图。
图11是用于说明横向偏差的图。
图12是例示出基于比较例的弯道行驶的结果的图。
图13是例示出基于实施方式的方法的弯道行驶的结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的行驶控制装置、行驶控制方法以及存储介质的实施方式进行说明。
[整体结构]
图1是利用实施方式所涉及的行驶控制装置的车辆系统1的结构图。搭载车辆系统1的车辆是例如为二轮、三轮、四轮等的车辆，其驱动源为柴油发动机、汽油发动机等内燃机、电动机、或者它们的组合。电动机使用与内燃机连结的发电机发出的发电电力、或者二次电池、燃料电池的放电电力来进行动作。
车辆系统1具备例如相机10、雷达装置12、探测器14、物体识别装置16、通信装置20、HMI(Human Machine Interface)30、导航装置50、MPU(Map Positioning Unit)60、车辆传感器70、驾驶操作件80、自动驾驶控制单元100、行驶驱动力输出装置200、制动装置210以及转向装置220。上述的装置、设备通过CAN(Controller Area Network)通信线等多路通信线、串行通信线、无线通信网等而彼此连接。图1所示的结构只是一例，可以省略结构的一部分，也可以进一步追加其他结构。
相机10例如是利用了CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor)等固体拍摄元件的数码相机。相机10在搭载有车辆系统1的车辆(以下称作本车辆M)的任意的部位安装有一个或多个。在对前方进行拍摄的情况下，相机10安装于前风窗玻璃上部、车室内后视镜背面等。相机10例如周期性地反复对本车辆M的周边进行拍摄。相机10也可以是立体摄影机。
雷达装置12向本车辆M的周边放射毫米波等电波，并且检测由物体反射后的电波(反射波)来至少检测物体的位置(距离及方位)。雷达装置12在本车辆M的任意部位安装有一个或多个。雷达装置12也可以通过FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式来检测物体的位置及速度。
探测器14是测定相对于照射光的散射光来检测直至对象的距离的LIDAR(LightDetection and Ranging、或者Laser Imaging Detection and Ranging)。探测器14在本车辆M的任意部位安装有一个或多个。
物体识别装置16对相机10、雷达装置12及探测器14中的一部分或全部的检测结果进行传感器融合处理来识别物体的位置、种类、速度等。物体识别装置16将识别结果向自动驾驶控制单元100输出。物体识别装置16也可以根据需要将相机10、雷达装置12以及探测器14的检测结果直接向自动驾驶控制单元100输出。
通信装置20例如利用蜂窝网、Wi-Fi网、Bluetooth(注册商标)、DSRC(DedicatedShort Range Communication)等与存在于本车辆M的周边的其他车辆进行通信，或者经由无线基地站与各种服务器装置进行通信。
HMI30对本车辆M的乘客而提示各种信息，并且接受乘客的输入操作。HMI30包括各种显示装置、扬声器、蜂鸣器、触摸面板、开关、按键等。
导航装置50例如具备GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机51、导航HMI52及路径决定部53，将第一地图信息54保持于HDD(Hard Disk Drive)、闪存器等存储装置。GNSS接收机51基于从GNSS卫星接收到的信号来确定本车辆M的位置。本车辆M的位置也可以通过利用了车辆传感器70的输出的INS(Inertial Navigation System)来确定或补充。导航HMI52包括显示装置、扬声器、触摸面板、按键等。导航HMI52也可以与前述的HMI30一部分或全部共用化。路径决定部53例如根据由GNSS接收机51确定的本车辆M的位置(或者输入的任意位置)，并参照第一地图信息54来决定直至由乘客使用导航HMI52输入的目的地为止的路径(以下，称作地图上路径)。第一地图信息54例如是通过表示道路的线路和由线路连接的节点来表现道路形状的信息。第一地图信息54也可以包括道路的曲率、POI(PointOf Interest)信息等。由路径决定部53决定的地图上路径向MPU60输出。导航装置50也可以基于由路径决定部53决定的地图上路径来进行使用了导航HMI52的路径引导。导航装置50例如也可以通过用户持有的智能手机、平板终端等终端装置的功能来实现。导航装置50也可以经由通信装置20向导航服务器发送当前位置和目的地来取得从导航服务器回复的地图上路径。
MPU60例如作为推荐车道决定部61而发挥功能，将第二地图信息62保持于HDD、闪存器等存储装置。推荐车道决定部61将从导航装置50提供的路径分割为多个区段(例如在车辆行进方向上按100[m]分割)，并参照第二地图信息62而按区段决定推荐车道。推荐车道决定部61进行在从左侧起的第几个车道行驶这样的决定。推荐车道决定部61在路径中存在分支部位、汇合部位等的情况下，决定推荐车道，以使本车辆M能够在用于向分支目的地行进的合理的路径上行驶。
第二地图信息62是比第一地图信息54精度高的地图信息。第二地图信息62例如包括车道的中央的信息或者车道的边界的信息等。第二地图信息62中还可以包括道路信息、交通限制信息、住所信息(住所、邮政编码)、设施信息、电话号码信息等。第二地图信息62可以通过使用通信装置20访问其他装置而随时更新。
车辆传感器70包括检测本车辆M的速度的车速传感器、检测加速度的加速度传感器、检测绕铅垂轴的角速度的横摆角速度传感器、以及检测本车辆M的朝向的方位传感器等。
驾驶操作件80例如包括加速踏板、制动踏板、变速杆、转向盘及其他操作件。在驾驶操作件80上安装有检测操作量或者操作的有无的传感器，其检测结果向自动驾驶控制单元100、或者行驶驱动力输出装置200、制动装置210及转向装置220中的一方或双方输出。
自动驾驶控制单元100例如具备第一控制部120和第二控制部140。第二控制部140是“行驶控制装置”的一例。第一控制部120和第二控制部140分别通过CPU(CentralProcessing Unit)等处理器执行程序(软件)来实现。以下说明的第一控制部120和第二控制部140的功能部中的一部分或全部可以通过LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等硬件来实现，也可以通过软件与硬件的协同配合来实现。
第一控制部120具备例如外界识别部121、本车辆位置识别部122以及行动计划生成部123。
外界识别部121基于从相机10、雷达装置12以及探测器14经由物体识别装置16而输入的信息来识别位于本车辆M的周边的物体的位置以及速度、加速度等状态。物体的位置可以由该物体的重心、拐角等代表点表示，也可以由所表现的区域表示。物体的“状态”也可以包括，物体的加速度、加加速度或者“行动状态”(例如是否进行车道变更或者要进行车道变更)。外界识别部121基于相机10的拍摄图像来识别本车辆M从此通过的弯道的形状。外界识别部121将弯道的形状从相机10的拍摄图像转换为实际平面，例如，将二维的点列信息或者使用与此同等的模型而表现出的信息作为表示弯道的形状的信息而向行动计划生成部123输出。
本车位置识别部122例如识别本车辆M正行驶的车道(行驶车道)、以及本车辆M相对于行驶车道的相对位置及姿态。本车位置识别部122例如通过对从第二地图信息62得到的道路划分线的图案(例如实线与虚线的排列)和从由相机10拍摄到的图像识别出的本车辆M的周边的道路划分线的图案进行比较，来识别行驶车道。在该识别中，也可以加进从导航装置50取得的本车辆M的位置、由INS处理的处理结果。
并且，本车位置识别部122例如识别本车辆M相对于行驶车道的位置、姿态。图2是表示由本车位置识别部122识别出本车辆M相对于行驶车道L1的相对位置及姿态的情形的图。本车位置识别部122例如将本车辆M的基准点(例如重心)从行驶车道中央CL的偏离OS、以及本车辆M的行进方向相对于将行驶车道中央CL相连的线所成的角度θ作为本车辆M相对于行驶车道L1的相对位置及姿态来识别。也可以代替于此，本车位置识别部122将本车辆M的基准点相对于自车道L1的任一侧端部的位置等作为本车辆M相对于行驶车道的相对位置来识别。由本车位置识别部122识别出的本车辆M的相对位置向推荐车道决定部61及行动计划生成部123提供。
行动计划生成部123决定在自动驾驶中依次执行的事件，以便由推荐车道决定部61决定而在推荐车道行驶，并且能够应对本车辆M的周边状况。事件具有例如以恒定速度在相同的行驶车道行驶的定速行驶事件、追随于前行车辆的追随行驶事件、赶超前行车辆的赶超事件、躲避障碍物的躲避事件、在弯道行驶的弯道行驶事件、车道变更事件、汇合事件、分支事件、停止事件、用于结束自动驾驶而切换为手动驾驶的接管事件等。在上述事件的执行中，也有时基于本车辆M的周边状况(周边车辆、路人的存在、道路施工引起的车道狭窄等)而计划用于躲避的行动。
行动计划生成部123生成本车辆M将来行驶的目标轨道。对于各功能部的详情后述。目标轨道包括例如速度要素。例如，目标轨道表现为将本车辆M应该到达的地点(轨道点)依次排列。轨道点是以道路距离每个规定的行驶距离(例如几[m]程度)本车辆M应该到达的地点，也可以与此不同，将每隔规定的采样时间(例如0，几[sec]程度)的目标速度以及目标加速度作为目标轨道的一部分来生成。轨道点也可以是每隔规定的采样时间的、在该采样时刻下本车辆M应该到达的位置。在这种情况下，目标速度、目标加速度的信息由轨道点的间隔表现。
图3是表示基于推荐车道来生成目标轨道的情形的图。如图所示，推荐车道设定为适合于沿着直至目的地为止的路径行驶。当来到距推荐车道的切换地点规定距离的跟前(可以根据事件的种类决定)时，行动计划生成部123起动车道变更事件、分支事件、汇合事件等。在各事件的执行中，在需要躲避障碍物的情况下，如图所示那样生成躲避轨道。
行动计划生成部123在执行弯道行驶事件的情况下，基于第二地图信息62所包含的信息而设定目标轨道、或者基于外界识别部121根据相机10的拍摄图像识别出弯道的形状的识别结果而生成目标轨道。前者能够在第二地图信息62包含有关于本车辆M自此通过的弯道的形状的充分的信息的情况下执行，后者在第二地图信息62不包含有关于本车辆M自此通过的弯道的形状的充分的信息的情况下执行。
第二控制部140控制行驶驱动力输出装置200、制动装置210以及转向装置220，以使得本车辆M在预定的时刻通过由行动计划生成部123生成的目标轨道。
第二控制部140具备例如取得部141、参数探索部142、转向控制部143以及速度控制部144。
取得部141取得由行动计划生成部123生成的目标轨道(轨道点)的信息。参数探索部142在由行动计划生成部123执行弯道行驶事件的情况下进行动作。参数探索部142针对由一个以上的参数规定的轨道模型而决定使轨道模型与目标轨道一致的参数。详情后述。转向控制部143在弯道行驶时，基于由参数探索部142决定的参数所规定的轨道模型而控制转向装置220。速度控制部144基于目标轨道所附加的速度要素而控制行驶驱动力输出装置200或者制动装置210。
行驶驱动力输出装置200将用于使车辆行驶的行驶驱动力(转矩)向驱动轮输出。行驶驱动力输出装置200例如具备内燃机、电动机及变速器等的组合和对它们进行控制的ECU。ECU按照从第二控制部140输入的信息、或者从驾驶操作件80输入的信息来控制上述结构。
制动装置210例如具备制动钳、向制动钳传递液压的液压缸、使液压缸产生液压的电动马达、以及制动ECU。制动ECU按照从第二控制部140输入的信息、或者从驾驶操作件80输入的信息来控制电动马达，并将与制动操作相应的制动转矩向各车轮输出。制动装置210可以具备将通过驾驶操作件80所包含的制动踏板的操作而产生的液压经由主液压缸向液压缸传递的机构来作为备用。制动装置210不限于上述说明的结构，也可以是按照从第二控制部140输入的信息来对致动器进行控制，从而将主液压缸的液压向液压缸传递的电子控制式液压制动装置。
转向装置220例如具备转向ECU和电动马达。电动马达例如使力作用于齿条-小齿轮机构来变更转向轮的方向。转向ECU按照从第二控制部140输入的信息、或者从驾驶操作件80输入的信息来驱动电动马达，使转向轮的方向变更。
[弯道行驶时控制]
以下，对第二控制部140进行的弯道行驶时的处理内容进行说明。首先，对参数探索部142进行的处理进行说明。参数探索部142对与由行动计划生成部123生成的目标轨道的偏离变得最小的预测行驶轨道进行探索。预测行驶轨道是指，在假定某一参数时，沿着由该参数规定的轨道模型的轨道。例如，轨道模型是包含一部分或者全部的曲线的曲线模型。轨道模型除曲线模型以外也可以是连结直线的模型。轨道模型可以采用圆弧模型、阿卡曼模型、二轮模型等各种曲线模型，但在以下的说明中采用作为曲线模型的一例的圆弧模型。圆弧模型是指，例如，轨道的一部分或者全部为圆弧的曲线模型。在这种情况下，参数为曲率或者曲率半径。因此，参数探索部142对与由行动计划生成部123生成的轨道的偏离变得最小的圆弧模型的推断曲率C进行探索。推断曲率C在转向控制部143进行的前馈控制中使用。
阿卡曼模型是指，以使前后的四轮的旋转中心相同的方式决定车辆回转时的转向轮的转向角的模型。二轮模型是指，在将左右轮集中为一个的基础上，作为稳态圆回转的运动方程式而建立车辆的横向的运动方程式和偏摆方向的运动方程式的模型。
在此，对以下的说明中的定义进行说明。图4是示出本车辆M与目标轨道所包含的轨道点K之间的关系的图。如图所示，将某一时刻下的本车辆M的行进方向(车辆中心轴向)设为X轴、将与X轴正交的方向设为Y轴。向第二控制部140输入多个轨道点Ki(x_i，y_i)(i＝1～n)。轨道点K被设定为例如相对于本车辆M的相对位置。与此相对地，图5是示出预测行驶轨道的概要的图。以下，将预测行驶轨道所包含的预测轨道点Kmi的坐标由(xm_i，ym_i)表示。
图6是以框图的形式示出参数探索部142的处理内容的图。图6所示的各功能部示出参数探索部142周期性地进行反复探索时的、一个探索周期内的状态。参数探索部142相对于第二控制部140整体的控制周期而进行过采样并进行探索处理。控制周期是指，例如，1组轨道点从行动计划生成部123输入的周期或者转向控制部143、速度控制部144输出控制信号的周期。控制周期例如具有几百[ms]程度的周期，探索处理的周期(以下，称探索周期)具有十～几十[ms]程度的周期。在控制周期不变且被过采样的探索周期中，目标轨道的轨道点Ki未变化，相同的轨道点Ki在反复处理中使用中。以下，用变量q表示是第几个探索周期的处理。
参数探索部142例如具备预测行驶轨道导出部142A、成本计算部142B、清除滤波处理部142C、乘法部142D、移动平均滤波处理部142E、增幅部142F、积分运算部142G以及加法部142H。
预测行驶轨道导出部142A通过将轨道点Ki的X坐标x_i应用于由参数规定的轨道模型，由此导出与轨道点Ki的X坐标x_i对应的预测行驶轨道的y坐标ymw_i。在此，i＝1～n，以下，只要没有特别提及，在示出变量i的情况下，进行到1～n为止的运算等。向预测行驶轨道导出部142A输入包括参照信号在内的推断曲率Cw。推断曲率Cw由例如式(1)表示。C(q)是探索周期q内的推断曲率，w(q)是探索周期q内的参照信号的值。参照信号w为例如正弦波，可以通过软件生成，也可以通过硬件生成。参照信号w的振幅也可以根据系统的设计调整。
Cw(q)＝C(q)+w(q)…(1)
预测行驶轨道导出部142A例如参照规定轨道模型的轨道模型规定表142Aa而导出预测行驶轨道的y坐标ymw_i。轨道模型规定表142Aa被储存于ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、闪速存储器等存储装置。
图7是示出轨道模型规定表142Aa的内容的一例的图。如图所示，轨道模型规定表142Aa是相对于曲率或者曲率半径和X坐标x_i的组合而与Y坐标y_i的值建立了对应关系的表。使用了轨道模型规定表142Aa的预测行驶轨道导出部142A的处理由例如式(2)表示。在此，xm_i＝x_i。
Km_i(xm_i，ym_i)＝F(x_i，C)…(2)
在曲率大且X坐标x_i大的情况下，虽然预测行驶轨道有时旋转90度以上，但在这种情况下，由于不能执行以下的处理，因此在轨道模型规定表142Aa的规定的区域A1中，设定为Y坐标y_i的值单调增加。图8是以图表形式示出轨道模型规定表142Aa的内容的图。如图所示，在曲率大的弯道C3中，单调增加部分从回转角的合计超出90度的近前延伸突出。由此，车辆系统1在曲率大的急弯道中也能够执行稳定的控制。
返回图6，成本计算部142B基于轨道点Ki的y坐标y_i和预测行驶轨道的y坐标ymw_i的比较而计算成本函数J。成本函数J由例如式(3)表示。成本函数J是目标轨道与预测行驶轨道的平方误差的评价函数。
Figure BDA0001675018020000111
清除滤波处理部142C提取成本函数J的振动成分。清除滤波处理部142C的处理由例如式(4)表示。也可以代替清除滤波处理部142C而具备任意的相当于高通滤波器、带通滤波器滤波的功能部。
H(q)＝J(q)-J(q-1)…(4)
乘法部142D将清除滤波处理部142C的输出H(q)和参照信号w相乘并输出相关值Pc。乘法部142D的处理由例如式(5)表示。
Pc(q)＝H(q)×w(q-1)…(5)
图9是示出成本函数J与相关值Pc之间的关系的图。成本函数J具有在被给予最佳曲率C*的情况下带有最小值(底值)的特性。与此相对地，相关值Pc是具有在被给予最佳曲率C*的情况下示出零附近的值的特性的评价值。
由乘法部142D输出的相关值Pc包含以参照信号w为起因的振动成分。移动平均滤波处理部142E去除该振动成分。移动平均滤波处理部142E为例如参照信号w的周期的整数倍(M倍)的移动平均滤波。基于滤波处理部142E的处理由例如式(6)表示。
Figure BDA0001675018020000121
增幅部142F将移动平均滤波处理部142E的输出值乘以探索增益Ksk并向积分运算部142G输出。探索增益Ksk是负值。积分运算部142G将推断曲率C的前次值C(q-1)加上来自增幅部142F的输入值而计算本次的推断曲率C(q)。基于增幅部142F以及积分运算部142G的处理由例如式(7)表示。
C(q)＝C(q-1)+Ksk×Pc[ave]…(7)
参数探索部142在推断曲率C收敛之前反复进行上述那样的处理。由此，以使相关值Pc的平均值Pc[ave]为零的方式调整推断曲率C。
这样，参数探索部142对轨道模型与目标轨道的偏离程度的变化相对于参数的变化的方向进行评价，基于评价出的结果而决定参数以减小偏离程度。推断曲率C是参数的一例，成本函数J是表示偏离程度的指标值的一例。轨道模型与目标轨道的偏离程度是指，例如，基于轨道模型的预测行驶轨道与目标轨道的偏离程度。更具体而言，参数探索部142从基于由加上了要变动的参照信号的参数规定的轨道模型的预测行驶轨道与目标轨道的偏离程度提取变动成分，将所提取的变动成分与参照信号相乘而进行滤波处理，由此导出在轨道模型与目标轨道的偏离程度最小的情况下成为零的相关值，并探索相关值(除去变动成分后的相关值)设为零的参数。参数探索部142通过例如积分反馈而探索相关值设为零的参数。由此，参数探索部142能够在抑制处理负荷增大的同时迅速地决定参数。
以下，对基于转向控制部143的处理的内容进行说明。图10是以转向控制部143为中心的结构图。转向控制部143具备FF(前馈)转向角计算部143A和FB(反馈)转向角计算部143B。在弯道行驶时以外的情况下，转向控制部143也可以不使这些功能部起动而仅进行追随于目标轨道的控制。
FF转向角计算部143A基于由参数探索部142输出的推断曲率C而决定前馈转向角θff。FF转向角计算部143A基于将曲率变换为转向装置转向角的模型或者表等而导出转向装置转向角的一部分的成分即前馈转向角θff。基于FF转向角计算部143A的处理的内容由例如式(8)表示。式中，Gst_ff表示将曲率变换为转向装置转向角的模型或者表等。
θff＝Gst_ff(C)...(8)
FB转向角计算部143B决定反馈转向角θfb，以减小本车辆M的前方的目标位置Ztgt与考虑了滑移角的将来位置Zf之间的横向偏差。图11是用于说明横向偏差的图。目标位置Ztgt是例如求出多个轨道点K的位置的平均的位置，设定为本车辆M的前方的几[m]程度的位置。目标位置Ztgt也可以是求出多个轨道点K的位置的加权平均的位置。目标位置Ztgt也可以设定为，本车辆M的车速V越高，越远离本车辆M的位置。将来位置Zf是例如相对于本车辆M的行进方向而考虑到滑移角
Figure BDA0001675018020000131
的方向上的、距目标位置Ztgt的射影点。本车辆M的行进方向是指，连结过去的本车辆M的位置与当前的本车辆M的位置的方向。目标位置Ztgt由例如式(9)表示，将来位置Zf由例如式(10)表示。式中，ns是求出位置的平均的轨道点K中的最靠近本车辆M的轨道点的识别编号，ne是求出位置的平均的轨道点K中的最远离本车辆M的轨道点的识别编号。在此，FB转向角计算部143B也可以基于本车辆M的速度或者推断曲率C而变更ns和ne。例如，FB转向角计算部143B也可以在本车辆M的速度小的情况下将ns和ne设为较小值(表示接近本车辆M)，在本车辆M的速度大的情况下将ns和ne设为较大值(表示远离本车辆M)。FB转向角计算部143B也可以在推断曲率C大的情况下将ns和ne设为较小值，在推断曲率C小的情况下将ns和ne设为较大值。ΔTp是预测时间，本车辆M的车速V越高、ΔTp越大。
Figure BDA0001675018020000141
Zf(xf，yf)＝(V×ΔTp×cosφ，V×ΔTp×sinφ) ···(10)
横向偏差Ey(q)由(ytgt-yf)表示。FB转向角计算部143B相对于该横向偏差Ey(q)而作为例如简易型SMC(Sliding Mode Controller)进行动作。即，FB转向角计算部143B进行对横向偏差Ey(q)的反馈控制，以便维持由式(11)表示的切换函数σ(q)为零的状态。切换函数σ(q)为零的状态是指，横向偏差Ey(q)的时间的变化位于由Ey(q)＝-S×Ey(q-1)表示的切换直线上的状态。式中，S为从-1到0之间的值。
σ(q)＝Ey(q)+S×Ey(q-1)...(11)
FB转向角计算部143B例如基于式(12)而计算横向位置反馈量ufb(q)。式中，ufb_rch(q)为到达侧输入，由式(13)表示。ufb_adp(q)为应用侧输入，由_式(14)表示。Krch以及Kadp分别是负值的反馈系数。这样，FB转向角计算部143B进行用于减小与切换直线的偏离的控制。
ufb(q)＝ufb_rch(q)+ufb_adp(q)...(12)
ufb_rch(q)＝Krch×σ(q)...(13)
Figure BDA0001675018020000142
而且，FB转向角计算部143B将横向位置反馈量ufb(q)应用于式(15)，并导出反馈转向角θfb。式中，Kst是基于二轮模型、阿卡曼模型而计算出的灵敏度增益。
θfb(q)＝Kst×ufb(q)...(15)
转向控制部143将由FF转向角计算部143A决定的前馈转向角θff和由FB转向角计算部143B决定的反馈转向角θfb相加，并决定给予至转向装置220的转向角θsteer。
在此，仅对与追随于目标轨道而进行了弯道行驶的情况的比较进行叙述。图12是例示出基于比较例的弯道行驶的结果的图。在该例中，例如，进行转向控制以使得朝向分离有规定距离的轨道点行驶。在这种情况下，当控制周期假定为几百[ms]程度的周期时，由于与该控制周期对应的浪费时间和因车身的惯性力矩产生的响应延迟，回转角变得不充分，轨道在弯道的中途鼓出，有时必须进行与所谓的转向盘的加紧相当的控制。在为了避免上述情况而将控制周期设为短周期并提高反馈增益的情况下，转向角的调整频繁发生，乘客有时感到不快。图12以及图13示出在自动驾驶中转向盘与车辆的回转一起旋转的情况的例子，只要是通过线控而无机械连结的车辆，就假定即便车辆回转，转向盘也保持中立位置的情况。
与此相对地，图13是例示出基于实施方式的方法的弯道行驶的结果的图。如图所示，在实施方式的方法中，预先求出与目标轨道一致的轨道模型，基于前馈控制而确定转向角，因此能够更早地开始回转，从而能够充分地追随于弯道形状。由于过分地变更转向角的情况减少，能够减少不必要的横向加速度的变化，因此能够实现对于乘客而言舒适的行驶。
在车辆中被给予转向角的情况下，若不考虑转向不足，则车辆以圆弧状的轨道行驶，因此在弯道行驶时使用圆弧模型而求出前馈转向角可以说是合理的方法。然而，相对于圆弧，由于无法进行基于最小二乘法的多项式近似，因此在现有方法中难以使圆弧与目标轨道拟合。与此相对地，在实施方式的方法中，通过对推断曲率加上正弦波而根据倾斜度移动这样的处理，能够减小平方误差并使圆弧模型迅速地与目标轨道拟合。
根据以上说明的实施方式的行驶控制装置，具备：取得部(141)，其取得车辆(M)将来应该通过的目标轨道的信息；参数探索部(142)，其针对由一个以上的参数规定的轨道模型而决定使所述轨道模型与由所述取得部取得的轨道一致的参数；以及转向控制部(143)，其至少基于由所述参数探索部决定好的参数所规定的轨道模型而前馈控制车辆的转向，参数探索部对轨道模型与目标轨道的偏离程度的变化相对于参数的变化的方向进行评价，并基于所评价的结果而决定参数，由此能够使车辆在弯道顺畅地行驶。
以上，虽然使用实施方式对本具体实施方式进行了说明，但本发明并不局限于这样的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内加以各种变形以及置换。
例如，在上述实施方式中，虽然对沿着到目的地为止的路线进行自动驾驶的情况进行了说明，但并不局限于此，也可以进行道路自动驾驶。道路自动驾驶是指，不进行车道变更而维持行驶车道地行驶，但在弯道处自动地进行转向控制。关于驱动力的输出交由乘客操作，也可以仅自动地进行专门转向控制。

Claims (12)

1.一种行驶控制装置，其特征在于，
所述行驶控制装置具备：
取得部，其取得车辆将来应该通过的目标轨道的信息；
参数探索部，其针对由一个以上的参数规定的轨道模型而决定使所述轨道模型与由所述取得部取得的轨道一致的参数；以及
转向控制部，其至少基于由所述参数探索部决定好的参数所规定的轨道模型而前馈控制所述车辆的转向，
所述参数探索部基于所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的变化相对于所述参数的变化的方向而决定所述参数，
所述参数探索部进行如下探索：
对评价所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的函数的输入值加上参照信号；
提取所述函数的输出值的变动成分；
将提取出的所述变动成分乘以所述参照信号而进行滤波处理，由此导出在所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度最小的情况下成为零的相关值；以及
探索将所述相关值设为零的所述参数。
2.根据权利要求1所述的行驶控制装置，其中，
所述轨道模型是将包括曲线在内的轨道模型化后的曲线模型。
3.根据权利要求1所述的行驶控制装置，其中，
所述轨道模型是包括圆弧在内的模型，所述参数是所述圆弧的曲率或者曲率半径。
4.根据权利要求3所述的行驶控制装置，其中，
所述轨道模型形成为行进方向的位移从回转角的合计超过90度的近前单调增加。
5.根据权利要求1所述的行驶控制装置，其中，
所述参数探索部通过进行积分反馈处理而探索将所述相关值设为零的所述参数。
6.根据权利要求1所述的行驶控制装置，其中，
所述滤波处理是所述参照信号的周期的整数倍的移动平均滤波处理。
7.根据权利要求1所述的行驶控制装置，其中，
所述转向控制部还利用基于滑动模式控制的方法来计算用于减小相对于目标位置的横向偏差的反馈转向角，并根据基于所述轨道模型的前馈转向角和所述反馈转向角这两者来控制车辆的转向。
8.根据权利要求1所述的行驶控制装置，其中，
所述轨道模型形成为在沿着所述目标轨道行驶时回转角的合计超过90度的情况下，行进方向的位移从回转角的合计超过90度的近前单调增加。
9.一种行驶控制方法，其特征在于，
所述行驶控制方法使计算机进行如下处理：
取得车辆将来应该通过的目标轨道的信息；
针对由一个以上的参数规定的轨道模型而决定使所述轨道模型与由所述取得部取得的轨道一致的参数；
至少基于由决定好的所述参数所规定的轨道模型而前馈控制所述车辆的转向；以及
当决定所述参数时，基于所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的变化相对于所述参数的变化的方向而决定所述参数，
并且，对评价所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的函数的输入值加上参照信号，
提取所述函数的输出值的变动成分，
将提取出的所述变动成分乘以所述参照信号而进行滤波处理，由此导出在所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度最小的情况下成为零的相关值，
探索将所述相关值设为零的所述参数。
10.根据权利要求9所述的行驶控制方法，其中，
所述轨道模型形成为在沿着所述目标轨道行驶时回转角的合计超过90度的情况下，行进方向的位移从回转角的合计超过90度的近前单调增加。
11.一种存储介质，其存储有程序，其特征在于，
所述程序使计算机进行如下处理：
取得车辆将来应该通过的目标轨道的信息；
针对由一个以上的参数规定的轨道模型而决定使所述轨道模型与由所述取得部取得的轨道一致的参数；
至少基于由决定好的所述参数所规定的轨道模型而前馈控制所述车辆的转向；以及
当决定所述参数时，基于所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的变化相对于所述参数的变化的方向而决定所述参数，
并且，对评价所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度的函数的输入值加上参照信号，
提取所述函数的输出值的变动成分，
将提取出的所述变动成分乘以所述参照信号而进行滤波处理，由此导出在所述轨道模型与所述目标轨道的偏离程度最小的情况下成为零的相关值，
探索将所述相关值设为零的所述参数。
12.根据权利要求11所述的存储介质，其中，
所述轨道模型形成为在沿着所述目标轨道行驶时回转角的合计超过90度的情况下，行进方向的位移从回转角的合计超过90度的近前单调增加。
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